樓宇自控設計講稿課件

樓宇自控系統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)就是將建筑物或建筑群內的空調、變配電、照明、電梯、供熱、給排水、等眾多分散設備的運行、安全狀況、能源使用狀況及節(jié)能管理實行集中監(jiān)視、管理和分散控制的建筑物管理與控制系統(tǒng)，稱為BAS（BuildingAutomationSystem）。1樓宇自控系統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)就是將建筑物或建筑群內的空調、變配電樓宇自控系統(tǒng)BAS系統(tǒng)所能夠產生的實際效果室內恒溫控制便于大樓內的所有設備的保養(yǎng)和維修便于大樓管理人員對設備進行操作并監(jiān)視設備運行情況，提高整體管理水平良好的管理將延長大樓設備的使用壽命，使設備更換的周期延長，節(jié)省大樓的設備開支及時發(fā)出設備故障及各類報警信號，便于將損失降到最低點，便于操作人員處理故障節(jié)省運行費用，節(jié)省能量2樓宇自控系統(tǒng)BAS系統(tǒng)所能夠產生的實際效果2樓宇自控系統(tǒng)BAS系統(tǒng)的組成調節(jié)對象

檢測元件各種傳感器執(zhí)行調節(jié)機構分站DDC

傳輸通道

中央處理機人機接口外圍設備中央控制室現場部分3樓宇自控系統(tǒng)BAS系統(tǒng)的組成調節(jié)對象檢測元件各種傳感器樓宇自控系統(tǒng)中央控制室（數據中心）：包括中央處理機（一臺微型計算機、存儲器和接口裝置）、外圍設備（顯示終端、鍵盤、打印機）和不間斷電源三部分。4樓宇自控系統(tǒng)中央控制室（數據中心）：包括中央處理機（一臺微型樓宇自控系統(tǒng)傳感器及執(zhí)行調節(jié)機構：傳感器是指裝設在各監(jiān)視現場和各種敏感元件、變送器、觸點和限位開關、用來檢測現場設備的各種參數（如溫度、濕度、壓差、液位等），并發(fā)出信號送到調節(jié)控制器（分站、數據中心等），如鉑電阻溫度檢測器、復合濕度檢測器、風道靜壓變送器、差壓變送器；執(zhí)行調節(jié)機構是指裝設在各監(jiān)控現場接受分站調節(jié)控制器的輸出指令信號，并調節(jié)控制現場運行設備的機構，如電動閥、電磁閥、調節(jié)閥等，包括執(zhí)行機構（如電動閥上的電機）和調節(jié)機構（電動閥的閥門）5樓宇自控系統(tǒng)傳感器及執(zhí)行調節(jié)機構：執(zhí)行調節(jié)機構是指裝設在各監(jiān)樓宇自控系統(tǒng)分站控制器：是以微處理機為基礎的可編程直接數字控制器（DDC），它接收傳感器輸出的信號，進行數字運算，邏輯分析判斷處理后自動輸出控制信號，動作執(zhí)行調節(jié)機構。分站控制器是整個控制系統(tǒng)的核心，采用直接數字控制器（DDC）它具有AI、AO、DI、DO四種輸入/輸出接口。方便靈活地與現場的傳感器、執(zhí)行調節(jié)機構直接相連接，對各種物理量進行測量，以及實現對被控系統(tǒng)的調節(jié)與控制。6樓宇自控系統(tǒng)分站控制器：是以微處理機為基礎的可編程直接數字控樓宇自控系統(tǒng)時鐘微處理器程序存儲器傳感器和變送器多路輸入控制器D/A轉換器A/D轉換器通訊接口多路輸出控制器變送器和執(zhí)行器工作存儲器圖2DDC系統(tǒng)的組成7樓宇自控系統(tǒng)時鐘微處理器程序存儲器傳感器和多路輸入D/AA樓宇自控系統(tǒng)AI-模擬量輸入接口，可用作儀表的檢測輸入，如溫度、壓力等，一般為1-10V或4-20mA的直流信號。

AO-模擬量輸出接口，用于操作控制閥、執(zhí)行器等，如電動閥、三通閥、風門執(zhí)行器等，不需要外部電源，輸出為0-10V的直流信號。

DI-數字量輸入接口，即觸點、液位開關、限位開關的閉合與斷開，一般用作檢測設備狀態(tài)、報警接點、脈沖計數等。

DO-數字量輸出接口，用于控制風機，水泵等運行，亦可作為輸出信號與動作增減量型執(zhí)行機構。8樓宇自控系統(tǒng)AI-模擬量輸入接口，可用作儀表的檢測輸入，如溫樓宇自控系統(tǒng)數據傳輸線路：是聯(lián)系系統(tǒng)各部分的紐帶，從各個監(jiān)控點到分站控制器的線路是逐點連接（放射式），數據中心與各分站通過總線型或環(huán)形網絡結構進行組網，各分站直接用一回路雙芯導線連接到總線上就可以實現分站與分站之間，分站與中央站之間的通信。9樓宇自控系統(tǒng)數據傳輸線路：是聯(lián)系系統(tǒng)各部分的紐帶，從各個監(jiān)控樓宇自控系統(tǒng)打印機電腦通信接口分站分站分站…總線總線型網絡結構10樓宇自控系統(tǒng)打印機電腦通信接口分站分站分站…總線總線樓宇自控系統(tǒng)通信控制協(xié)議樓宇自控系統(tǒng)中基本采用的是集散控制方式和分布控制方式，是通過某種控制網絡實現的，這就要求控制設備以及建筑設備都要遵循一定的通信協(xié)議。目前，國際上采用較多的是BACnet和LonMark。11樓宇自控系統(tǒng)通信控制協(xié)議11DDC的調節(jié)特性DDC的調節(jié)特性(A)位置式調節(jié)位置式調節(jié)動作特性：當被調參數離給定值一定數值時，調節(jié)輸出控制信號達到最大值（最小值），從而使調節(jié)機構全開或全閉。位置式調節(jié)，調節(jié)被動范圍越小越好，而且存在滯后，故調節(jié)濾波不高，一般適用于舒適性空調和液面調節(jié)。DDC的調節(jié)特性DDC的調節(jié)特性12雙位調節(jié)系統(tǒng)的示意圖DDC的調節(jié)特性DDC的調節(jié)特性13(B)比例式調節(jié)（P）比例調節(jié)器的自動作特性適用范圍系統(tǒng)干擾小，滯后也較小，而時間常數不太小的對象調節(jié)系統(tǒng)一般情況下比例常大致范圍。溫度調節(jié)為20%~60%，壓力調節(jié)30~70%，流量調節(jié)40~80%較合適。DDC的調節(jié)特性(B)比例式調節(jié)（P）DDC的調節(jié)特性14(C)積分式調節(jié)（I）積分式調節(jié)器的動作特性是：當被調參數與其給定值發(fā)生偏差，調節(jié)機構便動作，一直到被調參數瑕其給定值的偏差消失為止，因而在調節(jié)過程結束時，被調參數能回到給定值，理論上其表態(tài)主誤差（殘余偏差）為零，DDC的調節(jié)特性(C)積分式調節(jié)（I）DDC的調節(jié)特性15(D)微分式調節(jié)（D）微分式調節(jié)特性：根據被調量的變化速度來驅動調節(jié)執(zhí)行機構，而不是被調量或其偏差對時間的導數成正比，則積為微調節(jié)。

微分調節(jié)不能單獨工作，只能在各種調節(jié)過程起輔助作用，減少起調量和縮短過度過程的時間。DDC的調節(jié)特性(D)微分式調節(jié)（D）DDC的調節(jié)特性16(E)比例積分調節(jié)比例積分調節(jié)器的動作特性是：當被調參數與其給定值發(fā)生偏差時，調節(jié)器的輸出信號不僅與輸入偏差保持硬性的比例關系，同時還與偏差存在時間長短成比例，比例積分調節(jié)器綜合了比例、積分兩種調節(jié)器的優(yōu)點。這種調節(jié)器在調節(jié)過程開始時以比例調節(jié)器的特性進行調節(jié)，接著又具積分調節(jié)器的特性進行調節(jié)。比例積分調節(jié)的特點利用了比例調節(jié)來快速低消干擾影響。DDC的調節(jié)特性(E)比例積分調節(jié)DDC的調節(jié)特性17(F)PID調節(jié)＊比例、積分、微分調節(jié)器的動作特性是：當被調參數與其給定值發(fā)生偏差時，調節(jié)器的輸出信號不僅與輸入偏差及偏差存在時間長短有關，而且還與偏差變化的速度（快、慢）有關。＊

PID調節(jié)對調節(jié)過程的影響比例、積分、微分（PID）調節(jié)器在調節(jié)系統(tǒng)中可以發(fā)揮三種不同調節(jié)規(guī)律的特性，彼此取長補短，因而使其調節(jié)質量更為理想。DDC的調節(jié)特性(F)PID調節(jié)DDC的調節(jié)特性18綜上所述可得出：比例（P）調節(jié)輸出響應快，只要選擇好比例帶會有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。微分（D）作用可減少超量和縮短過渡過程時間，可以允許使用較窄的比例帶。積分（I）作用能夠消除靜差，但使超調量和過渡過程的時間增長。因此，只要將比例（P）、積分（I）和微分（D）三種作用相互結合起來，根據對象的特性，正確選用調節(jié)規(guī)律，恰當地選擇調節(jié)器參數，就會獲得較好的調節(jié)效果。

DDC的調節(jié)特性綜上所述可得出：比例（P）調節(jié)輸出響應快，只要選擇好比例帶會19空調機組控制系統(tǒng)自然風熱水冷水冷風風/水熱交換工作原理：空調是使室內空氣的溫度、濕度、潔凈度等參數按不同需求保持在一定范圍內的技術。PID調節(jié)空調機組控制系統(tǒng)自然風熱水冷水冷風風/水熱交換工作原理：20樓宇自控系統(tǒng)設計步驟：確定BAS規(guī)模，根據冷凍、空調、變配電、熱力、給排水等相關專業(yè)提供的設計條件（資料）及投資情況，功能內容，確定需要監(jiān)控的設備種類、數量、分布情況及標準；21樓宇自控系統(tǒng)設計步驟：21樓宇自控系統(tǒng)確定各子系統(tǒng)組成方案、功能及技術要求；確定各子系統(tǒng)之間的關聯(lián)方式；確定BAS中各子系統(tǒng)與大廈其它部分間的接口根據各專業(yè)的控制要求和控制內容確定并畫出設備監(jiān)控系統(tǒng)原理圖22樓宇自控系統(tǒng)22樓宇自控系統(tǒng)統(tǒng)計監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控點（AI、AO、DI、DO）的數量，分布情況并列表根據監(jiān)控點數和分布情況確定分站的監(jiān)控區(qū)域、分站設置的位置，統(tǒng)計整個大樓所需分站的數量、類型及分布情況選擇現場設備的傳感器和執(zhí)行機構確定樓宇監(jiān)控的系統(tǒng)網絡及中心站設備的選擇23樓宇自控系統(tǒng)統(tǒng)計監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控點（AI、AO、DI、DO）的BAS設計方法流程圖

設計任務開始

了解業(yè)主需求和未來物業(yè)管理方式了解機電專業(yè)控制需求確定控制范圍和內容與機電專業(yè)探討控制方案

研究建筑功能確定控制范圍和內容與機電專業(yè)探討控制方案24BAS設計方法流程圖設計任務開BAS設計方法流程圖確定BAS控制水平和方式根據系統(tǒng)集成要求確定BAS網絡結構

節(jié)能與經濟分析和土建專業(yè)結合確定：控制室位置、面積、豎井的數量和位置及面積、布線方式、標高25BAS設計方法流程圖確定BAS控制水平和方式根據系統(tǒng)集成要求畫出各子系統(tǒng)控制系統(tǒng)圖畫出各層管線敷設平面圖開列BAS設備、材料表寫出設計施工要點說明BAS設計方法流程圖畫出大樓BAS系統(tǒng)網絡圖26畫出各子系統(tǒng)控制系統(tǒng)圖畫出各層管線敷設平面圖開列BAS設備、各專業(yè)圖紙會簽施工圖交底及施工配合BAS設計方法流程圖設計任務完成27各專業(yè)圖紙會簽施工圖交底及施工配合BAS設計方法流程圖設計任樓宇自控系統(tǒng)3、現場控制器DDC的設置原則及布線方式DDC的設置，應主要考慮系統(tǒng)管理方式，安裝調試維護方便和經濟性，一般按機電系統(tǒng)的平面布置進行劃分，如布置在：冷凍站、熱交換站、空調機房、新風機房等控制參數較為集中之處，也可根據要求布置在弱電豎井中，箱體一般掛墻明裝；每臺DDC的輸入輸出接口數量與種類應與所控制的設備要求相適應，并留有10%-15%的余量；28樓宇自控系統(tǒng)3、現場控制器DDC的設置原則及布線方式樓宇自控系統(tǒng)圖例介紹樓宇自控系統(tǒng)圖例介紹29樓宇自控系統(tǒng)方案－新風機組控制系統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)方案－新風機組控制系統(tǒng)30樓宇自控系統(tǒng)方案－新風機組控制系統(tǒng)設備組成新風閥、過濾器、表冷器/加熱盤管、蒸汽加濕器、送風機控制系統(tǒng)組成新風溫度傳感器、新風濕度傳感器、送風溫度傳感器、送風濕度傳感器、防凍開關、壓差開關、風閥執(zhí)行器、電動調節(jié)閥、電動蒸汽調節(jié)閥樓宇自控系統(tǒng)方案－新風機組控制系統(tǒng)設備組成31樓宇自控系統(tǒng)方案－新風機組控制系統(tǒng)監(jiān)測與控制功能分析電動風閥與送風機連鎖過濾器阻塞，壓差開關輸出報警信號水路設置防凍開關調節(jié)溫度調節(jié)濕度——蒸汽加濕，水加濕送風機的起停，根據風壓開關判斷新風閥——通斷式、調節(jié)式計算機組工作時間，定期維修樓宇自控系統(tǒng)方案－新風機組控制系統(tǒng)監(jiān)測與控制功能分析32樓宇自控系統(tǒng)方案－空調機組控制系統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)方案－空調機組控制系統(tǒng)33樓宇自控系統(tǒng)方案－空調機組控制系統(tǒng)監(jiān)測與控制功能分析連鎖控制：開送風〉〉開回風〉〉關回風〉〉關送風風機關閉〉〉風閥全部關閉閥門開度：所有風閥全部為調節(jié)閥；新、排風閥同步，并與回風閥成反比過濾器阻塞報警防凍開關溫度控制：根據回風溫度的偏差，按PID調節(jié)水路電動閥的開度濕度調節(jié)：根據送風濕度的偏差，按PID調節(jié)汽路電動閥的開度，或直調水閥的開、關樓宇自控系統(tǒng)方案－空調機組控制系統(tǒng)監(jiān)測與控制功能分析34樓宇自控系統(tǒng)方案－空調機組控制系統(tǒng)監(jiān)測與控制功能分析送回風機的監(jiān)測與控制：判斷故障與否，控制風機的起停最小新風量控制：節(jié)能希望新風小，衛(wèi)生希望新風大；根據二氧化碳濃度確定新風閥最小開度，傳感器安裝在回風管道上自動統(tǒng)計機組工作時間，定期維修樓宇自控系統(tǒng)方案－空調機組控制系統(tǒng)監(jiān)測與控制功能分析35樓宇自控系統(tǒng)方案－冷凍站控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成3臺冷水機組、4臺冷凍水循環(huán)泵、4臺冷卻水循環(huán)泵、2臺補水泵、3臺冷卻塔、補水箱、集水器控制系統(tǒng)現場元件傳感器：冷凍水供水溫度、冷凍水回水溫度、冷凍水供水壓力、冷凍水回水壓力、冷凍水供水流量、水流開關、補水箱液位計、冷卻水供水溫度、冷卻水回水溫度執(zhí)行器：冷凍水電動蝶閥、冷卻水電動蝶閥、冷卻塔冷卻水進口電動蝶閥、壓差旁通閥樓宇自控系統(tǒng)方案－冷凍站控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成36樓宇自控系統(tǒng)方案－冷凍站控制系統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)方案－冷凍站控制系統(tǒng)37樓宇自控系統(tǒng)方案－冷凍站控制系統(tǒng)監(jiān)測與控制功能分析冷水機組的監(jiān)測：先進的采用直接與樓控軟件通信接口，還可以提供各種干接點采集數據冷凍水的監(jiān)測：根據供回水溫度計算溫差，以計算能耗，一般7－12℃冷卻水的監(jiān)測：根據供回水溫度控制冷卻塔的風機起停，回水溫度影響冷水機組的制冷效果，一般32－37℃供回水壓差自動調節(jié)：根據供回水壓差，調節(jié)旁通閥的開度。冷凍水循環(huán)泵、冷卻水循環(huán)泵、冷卻塔風機補水泵：根據冷凍水供水壓力，確定補水泵起停樓宇自控系統(tǒng)方案－冷凍站控制系統(tǒng)監(jiān)測與控制功能分析38樓宇自控系統(tǒng)方案－冷凍站控制系統(tǒng)監(jiān)測與控制功能分析補水箱液位連鎖控制：啟動順序——冷卻塔風機－冷卻塔蝶閥－冷卻水蝶閥－冷卻水泵－冷凍水蝶閥－冷凍水泵－冷水機組停止順序——與上相反冷水機組臺數：根據冷量回流，判斷啟動機組的數量樓宇自控系統(tǒng)方案－冷凍站控制系統(tǒng)監(jiān)測與控制功能分析39樓宇自控系統(tǒng)方案－換熱站控制系統(tǒng)組成二次水循環(huán)水泵、二次水補水泵、補水箱、換熱器控制系統(tǒng)現場元件傳感器：一次水供水溫度、一次水回水溫度、二次水供水溫度、二次水回水溫度、一次水供水壓力、一次水回水壓力、二次水供水壓力、二次水回水壓力、一次水流量、液位、水流開關執(zhí)行器：一次水調節(jié)閥、樓宇自控系統(tǒng)方案－換熱站控制系統(tǒng)組成40樓宇自控系統(tǒng)方案－換熱站控制系統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)方案－換熱站控制系統(tǒng)41樓宇自控系統(tǒng)方案－換熱站控制系統(tǒng)監(jiān)測與控制功能分析根據二次水溫度，控制閥門開度根據水壓設置報警警戒值，聯(lián)動補水泵監(jiān)測補水箱液位，過低、過高均報警統(tǒng)計一、二次水供、回水溫度、溫差做為核算的依據二次水循環(huán)泵